(57)【要約】【課題】煙道ガス処理で使用するための蒸気を供給すること。【解決手段】発電プラント（１０）において蒸気タービン（１６）の低圧セクション（１４）から煙道ガス加工ユニット（１８、１９）に蒸気を供給するように蒸気タービン（１６）を構成するためのシステム及び方法。本発明の一態様では、燃料を燃焼し、液体水を蒸気に蒸発させて燃焼排出ガスを放出するボイラーと、ボイラーから放出される燃焼排出ガスを加工する処理ユニットと、ボイラーから蒸気を受け取り、シャフト、中圧セクション及び低圧セクションを有し、且つ低圧セクションから分離ユニットに蒸気を提供するよう構成された蒸気タービンと、蒸気タービンのシャフトに結合され且つ蒸気タービンによって駆動されて電気を発生する負荷とを有する発電プラントが提供される。【選択図】      図１
2010190214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電プラント（１０）において、
燃料（２２）を燃焼し、液体水（２４）を蒸気（２５）に蒸発させ、燃焼排出ガス（２６）を放出するよう構成されたボイラー（２０）と、
前記ボイラー（２０）から放出される燃焼排出ガス（２６）を加工するよう構成された処理ユニット（１８、１９）と、
前記ボイラー（２０）から蒸気（２５）を受け取るよう構成された蒸気タービン（１６）と、
を備え、
前記蒸気タービン（１６）が、シャフト（３８）、中圧セクション（３６）、及び低圧セクション（１４）を含み、蒸気（１２）を前記低圧セクション（１４）から前記処理ユニット（１８、１９）に提供するよう構成されており、
前記発電プラント（１０）が更に、
前記蒸気タービン（１６）のシャフト（３８）に結合され且つ該蒸気タービン（１６）によって駆動されるように構成された負荷を備える、
発電プラント（１０）
【請求項２】
前記処理ユニット（１８、１９）が、二酸化炭素分離ユニット（１８）を含む、
請求項１に記載の発電プラント（１０）。
【請求項３】
前記二酸化炭素分離ユニット（１８）が、ストリッパーと、該ストリッパーに関連付けられたリボイラーとを含み、前記リボイラーが、前記低圧セクション（１４）から蒸気（１２）を受け取るよう構成される、
請求項２に記載の発電プラント（１０）。
【請求項４】
前記低圧セクション（１４）を前記二酸化炭素分離ユニット（１８）内のリボイラーと結合する導管を備える、
請求項２に記載の発電プラント（１０）。
【請求項５】
前記蒸気タービン（１６）が、高圧セクション（３４）を含む、
請求項１に記載の発電プラント（１０）。
【請求項６】
発電プラント（１０）を運転する方法であって、
ボイラー（２０）に燃料（２２）を送給する段階と、
前記ボイラー（２０）において燃料（２２）を燃焼させる段階と、
前記ボイラー（２０）から燃焼排出ガス（２６）を放出する段階と、
前記燃焼排出ガス（２６）を処理ユニット（１８、１９）において加工する段階と、
前記ボイラー（２０）に液体水（２４）を送給する段階と、
前記燃料（２２）の燃焼により発生する熱によって前記液体水（２４）を蒸気（２６）に蒸発させる段階と、
前記ボイラー（２０）から蒸気タービン（１６）に蒸気（２６）を供給する段階と、
前記蒸気タービン（１６）の低圧セクション（１４）からの蒸気（１２）を前記処理ユニット（１８、１９）に供給する段階と、
を含む方法。
【請求項７】
前記加工段階が、前記処理ユニット（１８、１９）において前記燃焼排出ガス（２６）から二酸化炭素を回収する段階を含む、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記蒸気（１２）を前記処理ユニット（１８、１９）に供給する段階が、前記低圧セクション（１４）からの蒸気を前記処理ユニット（１８、１９）においてストリッパー・リボイラーに供給する段階を含む、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
燃料（２２）の送給及び燃焼段階が、石炭を前記ボイラー（２０）に送給し、該石炭を前記ボイラー（２０）において燃焼させる段階を含む、
請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記蒸気タービン（１６）のシャフト（３８）に結合された発電機（４０）によって電気を発生する段階を更に含む、
請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体的に発電プラントに関する。より詳細には、本発明は、煙道ガス処理で使用するための蒸気供給の提供に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラントは、石炭、炭化水素、バイオマス、廃棄物、及び同様のものなどの種々の燃料をボイラー内で燃焼させて、例えば、蒸気及び電気を生成することができる。このような燃焼プロセスンの排気ストリーム（すなわち煙道ガス）は、該煙道ガスが環境に放出される前に、硫黄酸化物、窒素酸化物、及び粒子状物質などの種々の化合物を中和又は除去するよう処理することができる。これらの下流側プロセスは、燃焼後炭素捕捉システムを含むことができる。例えば、煙道ガスから分離することができる化合物は、二酸化炭素（ＣＯ２）である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第３，９７１，２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
煙道ガス処理で使用するための蒸気を供給する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の態様は、燃料を燃焼し、液体水を蒸気に蒸発させて燃焼排出ガスを放出するボイラーと、ボイラーから放出される燃焼排出ガスを加工する処理ユニットと、ボイラーから蒸気を受け取り、シャフト、中圧セクション及び低圧セクションを有し、且つ低圧セクションから分離ユニットに蒸気を提供するよう構成された蒸気タービンと、蒸気タービンのシャフトに結合され且つ蒸気タービンによって駆動されて電気を発生する負荷とを有する発電プラントである。
【０００６】
本発明の態様は、ボイラーに液体水及び燃料を送給する段階と、燃料をボイラー内で燃焼させて蒸気を発生する段階と、ボイラーから燃焼排出ガスを放出する段階と、リボイラーから蒸気タービンに蒸気を供給する段階と、処理ユニットにおいて燃焼排出ガスを加工する段階と、蒸気タービンの低圧セクションから分離ユニットに蒸気を供給する段階とを含む、発電プラントを運転する方法である。
【０００７】
本発明の態様は、発電プラントにおいて蒸気タービンの低圧セクションから煙道ガス加工ユニットに蒸気を供給するように蒸気タービンを構成する段階を含み、該蒸気タービンを構成段階が発電プラントにおいて蒸気タービンを設置する段階、又は発電プラントに配置された既存の蒸気タービンを改造する段階を含む方法である。
【０００８】
本発明の態様は、シャフト、中圧セクション、及び煙道ガス加工ユニットに蒸気を提供する蒸気抽出部を備えた低圧セクションを少なくとも有する蒸気タービンを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の技術による例示的な発電プラントの概略流れ図。
【図２】本発明の技術による例示的なＣＯ２分離ユニットの概略流れ図。
【図３】本発明の技術による蒸気タービンの例示的な低圧セクションの簡易断面図。
【図４】本発明の技術による蒸気タービンの低圧セクションの例示的な構成の線図。
【図５】本発明の技術による蒸気タービンの例示的な低圧セクションの断面図。
【図６】本発明の技術による例示的な方法の流れ図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明のこれら及び他の特徴、態様、並びに利点は、図面全体を通じて同様の参照符号が同様の要素を示す添付図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むと更に理解できるであろう。本発明の１つ又はそれ以上の特定の実施形態を以下で説明する。これらの実施形態の説明を簡潔にする目的で、実際の実装の特徴全てが本明細書に記載されない場合がある。何れかの技術又は設計プロジェクトと同様に、このような何らかの実際の実装の開発において、システム及びビジネスに関連した制約への準拠など、実装毎に異なる可能性のある開発者の特定の目標を達成するために、多数の実装時固有の決定を行う必要がある点は理解されたい。更に、このような開発の取り組みは、複雑で時間を要する可能性があるが、本開示の利点を有する当業者にとっては、設計、製作、及び製造の日常的な業務である。
【００１１】
本発明の種々の実施形態の要素を導入する際に、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、及び「ｓａｉｄ」は、要素の１つ又はそれ以上が存在することを意味するものとする。用語「備える」、「含む」、及び「有する」は、包括的なものであり、記載した要素以外の付加的な要素が存在し得ることを意味する。動作パラメータの何れかの実施例は、開示された実施形態の他のパラメータだけに限定されない。
【００１２】
発電プラント及び他の施設における燃焼生成ガス（例えば、煙道ガス）は、外気に排出することができる。煙道ガスは、石炭、石油、天然ガス、木材、又は他の燃料が工業用炉、発電プラントの蒸気発生ボイラー、又は他の燃焼装置内で燃焼するときに生成される。煙道ガスは、二酸化炭素（ＣＯ２）及び水蒸気、並びに吸入燃焼空気により残された窒素及び酸素から構成することができる。また、煙道ガスは、粒子状物質、一酸化炭素、窒素酸化物、硫黄酸化物、及び同様のものなどの比較的僅かな割合の汚染物質も含むことができる。
【００１３】
本発明の技術は、発電プラント及び他の施設における燃焼後ストリーム（すなわち煙道ガス）の加工及び処理のための効率的な蒸気源を提供することができる。蒸気は、ＣＯ２除去システムにおいて発電プラント煙道ガスからＣＯ２を吸収する溶剤の再生など、様々な形の煙道ガスの加工で利用することができる。１つの蒸気源は、発電プラントにおける蒸気タービンの中圧排出ガスである。本発明の態様による別の供給源は、蒸気タービンの低圧セクションから蒸気を供給するものである。
【００１４】
発電プラントにおける蒸気タービンシステムは、蒸気を供給するよう構成又は修正することができる。このような蒸気は、例えば、一酸化炭素がプラントの煙道ガスから抽出される場所など、煙道ガス又は燃焼排出ガスが処理される場所に供給することができる。一般に、本発明の技術は、燃焼後炭素捕捉システム及び他の燃焼後システム用の蒸気エネルギー源に対する解決策を提供することができる。本技術は、発電プラント及び燃焼後システムの効率の増大及び出力損失の低減を可能にすることができる。加えて、本技術は、有利には、蒸気タービンの新規の設計及び蒸気タービンの改造を提供することができる。
【００１５】
図１を参照すると、発電プラント１０が図示されている。発電プラント１０は、独立系発電プラント、又は公益事業又は工業敷地における発電プラントとすることができる。蒸気ライン１２は、蒸気１２を供給するために、蒸気タービン１６の低圧セクション１４から、ＣＯ２分離ユニット１８（例えば、ユニット１８内のストリッパー・リボイラーに）及び／又は煙道ガス処理ユニット１９に通される。発電プラント１０は、燃料２２及びボイラー供給水２４が供給されるボイラー２０を含む。燃料２２は、石炭、バイオ燃料、重油、破棄物、及び他の可燃燃料を含むことができる。ボイラー供給水２４は、脱塩水などの処理水とすることができ、蒸気タービン１６から戻された凝縮蒸気を含むことができる。最後に、本発明の論議において使用される用語「ボイラー」は、通常のボイラー並びに燃焼及び／又は蒸気発生ベッセル又は機器を一般に意味することができる。
【００１６】
ボイラー２０では、ボイラー２０の炉内などで燃料２２が燃焼される。燃焼による熱は、ボイラー２０内のボイラー供給水２４を蒸発又は沸騰させ、蒸気２５は、生成されて蒸気タービン１６に供給される。燃焼排出ガス２６（すなわち煙道ガス）は、ボイラー２０から出る。記載されるように、燃焼排出ガス２６は、窒素、酸素、ＣＯ２、窒素酸化物、硫黄酸化物（例えば、二酸化硫黄すなわちＳＯ２）、及び粒子状物質を含むことができる。窒素酸化物は、燃焼で用いられる周囲空気中の窒素から及び燃料２２中の何れかの窒素含有化合物から得ることができる。硫黄酸化物は、一般に、燃料２２中の硫黄含有化合物から得ることができる。粒子状物質は、固体材料の小粒子及び小液滴から構成することができる。
【００１７】
燃焼排出ガス２６は、処理ユニット１９で表される種々の例示的な処理プロセスで処理することができる。処理ユニット１９において、硫黄酸化物、窒素酸化物、その他などの燃焼排出ガス２６の特定の化合物は、洗浄機、バグフィルタ、電気集塵装置、活性炭、触媒還元システム、カルシウム系試薬処理装置、及びその他において変質又は除去することができる。１つの実施例において、三酸化硫黄（ＳＯ３）は、二酸化硫黄（ＳＯ２）に転化される。別の実施例では、ＳＯ２は、排出ガス２６から除去される。煙道ガス処理は、大気環境規制に起因して、電気事業及び産業工程の注目の的となっている。企業は、大気環境規制への適合及びより経済的な燃料源の利用に努めているので、効果的な煙道処理の選択肢に対する要求が高まってきた。しかしながら、本技術は、何れかの特定の基準又は規制を満たすことに限定されない点は強調すべきである。
【００１８】
図１の図示の実施形態において、蒸気１２は、１つ又はそれ以上の処理ユニット１９に供給することができる。ＣＯ２分離ユニット１８は、別個に描かれており、上述のように、図示の実施形態では蒸気タービン１６から蒸気１２を受け取る。しかしながら、この場合も同様に、蒸気タービン１６からの蒸気１２は、他の処理ユニット１９及び発電プラント内の蒸気の他のユーザに供給することができる点は強調すべきである。このような蒸気１２供給は、発電プラント１０の効率を改善することができる。
【００１９】
例示的なＣＯ２分離ユニット１８において、参照符号３０で示されるように、ＣＯ２は排出ガス２６から分離される。ＣＯ２は、加圧及び隔離するなど、更に加工することができる。更に、排出ガス３２は、ＣＯ２分離ユニットから出て、環境に放出することができる。他方では、排出ガス３２は、環境又はその他に放出する前に更に加工することができる。
【００２０】
ボイラー２０によって提供される蒸気２５は、高圧セクション３４で蒸気タービン１６に送給される。一般的なケースでは、蒸気タービン１６はまた、中圧セクション３６、低圧セクション１４、及びシャフト３８を含む。発電機などの負荷４０は、シャフト３８によって駆動されて電気を発生する。作動時には、蒸気２５は、最初に高圧セクション３４に送給することができる。一般的には、蒸気はまた、参照符号４２で示すように、高圧（ＨＰ）セクション３４から中圧（ＩＰ）セクション３６に送給することができる。ＨＰセクション３４からの蒸気は、ＩＰセクション３６に入る前に再熱器４３を通じて送ることができる。蒸気タービン１６の代替の構成（図示せず）は、例えば、入口蒸気２５の利用可能な圧力が低い場合、高圧セクション３４を含まない場合がある点に留意されたい。この代替のケースでは、ボイラーからの蒸気２５は、ＩＰセクション３６に送給することができ、再熱器４３は利用されない。
【００２１】
例示の実施形態では、蒸気は更に、参照符号４４で示すように、ＩＰセクション３６から低圧（ＬＰ）セクション１４に送給される。本技術は、特定の数のセクション又は構成を有する蒸気タービンに限定されない点は強調すべきである。例えば、本技術は、２つのセクション（例えば、ＩＰセクションとＬＰセクション）のみを有する蒸気タービンに適用することができる。更に、蒸気タービンは、同じ圧力の複数のセクションを並列に有することができる。
【００２２】
ＬＰセクション１４から出る蒸気４６は、凝縮器４８に送給され、ここで蒸気が凝縮される。凝縮された蒸気は、ボイラー供給水５２をボイラー２０に回収するときにポンプ５０によって圧送することができる。ボイラー供給水システム（図示せず）は、水５２がボイラー供給水２４としてボイラー２０に入る前に該水５２を処理し加熱するための様々な熱交換器及び他の機器を含むことができる。加えて、当業者には理解されるように、蒸気タービン１６は、速度、振動、シェル及びロータ膨張、蒸気及び金属温度、ロータ真直度、ターニングギア動作、並びに種々の蒸気、油、油圧系統圧力を含む、作動条件を監視するための適切な手段及びアラームを備えることができる。ツール、リフトバー、及び関連要素は、蒸気タービン１６の据え付け及びメンテナンスに利用することができる。更に、一般的には、蒸気システムの種々のエミッション制御技術がある。このような技術には、煙道再循環、低過剰点火、燃焼制御、低窒素燃料油の使用、ＮＯｘ低減のための水／蒸気の挿入、選択的非触媒還元、選択的触媒還元、及びその他を含むことができる。
【００２３】
要約すると、本技術は、蒸気１２を煙道ガス処理ユニット（例えば、ユニット１８及び１９）に提供するために、蒸気タービン１６のＬＰセクション１４内の幾つかのポイントからの蒸気の抽出を可能にする。幾つかの実施形態において、上記は、ユニット１８内のストリッパー・リボイラーになど、ＣＯ２分離ユニット１８に送給される。このような１つの実施例では、蒸気１２は、有利には、ストリッパー・リボイラーの作動に効果的な温度及び圧力で供給することができる。換言すると、ＬＰセクション蒸気の作動圧力及び温度は、ＣＯ２ストリッパー・リボイラーの要求に比較的近く、又はこれと同期させることができる。これは、蒸気タービン１６のＩＰ圧力セクション３６の排出ガスから蒸気のスリップストリームによって（例えば、ストリッパーユニットに使用する）蒸気を供給する代替の手法とは対称的である。残念なことに、このようなＩＰ蒸気を供給するように蒸気タービン１６を構成又は改造する際に、ＩＰ蒸気は、蒸気ボイラーの作動に効果的な圧力及び温度を超過する場合がある。従って、ＩＰ蒸気を使用する場合の改造コストは比較的低くすることができるが、作動が非効率的になる可能性がある。
【００２４】
図２は、蒸気タービン１６のＬＰセクション１４からの蒸気１２を利用することができる例示的なＣＯ２分離システム１８を示す。システム１８は単に例証として与えられているに過ぎず、他のＣＯ２分離ユニット又は煙道ガス処理ユニットの利用により、本技術から恩恵を受けることができる点は強調すべきである。当業者には理解されるように、ＣＯ２分離システムにおいて様々なライセンス可能な技術及び他の技術が存在する。更に、システム１８は、ＣＯ２の流入量に応じて大きさが変わる可能性があり、該ＣＯ２の流入量は、例えば、ボイラー２０の大きさ及び数、ボイラー２０に送給される燃料２２の種類、その他によって決まる。ＣＯ２システム１８の大きさは、比較的小さくすることができ（スキッド装着ユニット）、又はより大きく、最大でＣＯ２の一日回収当たりに５０００メートルトン又はそれ以上の大きさに及ぶ場合がある。
【００２５】
煙道ガスからのＣＯ２の回収への関心は、商業ＣＯ２市場、石油増進回収（ＥＯＲ）への新たな関心、及び温室効果ガス排出削減の要望を含む、複数の要因によって促進される可能性がある。二酸化炭素は、食品産業における炭酸飲料、醸造、及びフラッシュ乾燥で使用することができる。この工業的用途には、石油増進回収（ＥＯＲ）、溶接、化学原料、不活性ガス、消防、及び超臨界流体としての溶剤抽出が含まれる。二酸化炭素は、医療用酸素の含有物であり、ここでは低濃度のＣＯ２が呼吸性興奮剤として機能する。煙道ガスは、長い間、商業ＣＯ２市場におけるＣＯ２供給源であり、通常は、例えば副生成物ＣＯ２供給源が利用可能でない遠隔地ではより顕著であった。最も単純なケースでは、燃料が燃焼されて煙道ガスを生成する。次に、溶剤を用いて、及びＣＯ２捕捉に必要な熱を維持するために上流側燃焼プロセスからの熱を用いて、煙道ガスからＣＯ２が抽出される。
【００２６】
図２の例示的な実施形態では、ボイラー２０からの排出ガス２６は、ＣＯ２分離システム１８の吸収器７２に送給することができる。排出ガス２６は、ボイラーからの（配管又は処理ユニット１９における幾らかの流体損失を差し引いた）放出圧力（大気圧又はその近傍、３０ｐｓｉａ未満、その他）で吸収器７２に送給することができる。他方では、排出ガス２６は、ＣＯ２除去のためにストリッパー７７に入る前に加圧するか、或いは、上流側処理ユニット１９などで加圧することができる。流入する排出ガス２６（煙道ガス）の二酸化炭素含有量は、一般に、例えばボイラー２０で利用される燃料２２に応じて最大で３０容積％である。排出ガス２６は、冷却、ＳＯｘ及びＮＯｘなどの粒子及び不純物を除去するための前処理、その他を行っておくことができる。
【００２７】
ＣＯ２分離システム１８では、ＣＯ２リッチの溶剤７４が吸収器７２の下部から出て、ポンプ７６を介してストリッパー７７に供給することができる。ＣＯ２希薄の溶剤７８は、ストリッパー７７の下部から出て、の上部に戻される。吸収器７２及びストリッパー７７は、トレイ、パッキン、支持体、その他などの種々の内部構成部品を包含することができる。吸収器７２は、入ってくる排出ガス２６からＣＯ２を吸収（例えば、逆流により）するよう構成される。ストリッパー７７は、溶剤からＣＯ２を除去するよう構成される。補給溶剤８０は、吸収器７２に送給することができる。吸収器７２及びストリッパー７７の大きさは、一般に、除去されることになるＣＯ２の量に応じたものとすることができ、種々の技術設計要因に応じた大きさ（例えば、高さ、直径など）にすることができる。更に、単一のストリッパー７７が、例えば複数の吸収器７２に対応することができる点に留意されたい。
【００２８】
溶剤は、１つ又はそれ以上の吸収化合物、すなわち、排出ガス２６から二酸化炭素を選択的に除去する流体能力が水単独と比べて向上した吸収流体を水中で生成する化合物の溶液又は分散液（通常は水）とすることができる。このような化合物の実施例は、当該技術分野で公知であり、当業者により容易に確認することができる。溶剤の実施例には、有機アミン、アルカノールアミン、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）、及び他の１級アミン、ヒンダードアミン、ピペラジン、ピロリジン、メチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）、ジイソプロパノールアミン（ＤＩＰＡ）、トリエタノールアミン（ＴＥＡ）、炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、アンモニア、種々の弱酸性アルカリ塩などが含まれる。溶剤の分解を抑制するために、抑制剤を溶剤中に含めることができる。
【００２９】
吸収器７２は、気液接触及び吸収を可能にするのに典型的な何れかの構成のものとすることができる。幾つかの実施例において、吸収器７２は、周囲圧力を僅かに上回って動作することができる。吸収器７２の温度は、利用する技術及び溶剤に応じて変えることができる。アルカノールアミン溶剤を利用する吸収器７２の１つの実施例では、吸収器７２の温度は、吸収器７２の上部で４０℃から４５℃、吸収器７２の下部で５０℃から６０℃に及ぶ。任意選択的に、吸収器７２の上部にあるミスト分離器は、本質的に窒素リッチとすることができる、吸収器通気ガス（排出ガス３２）中の同伴溶剤を捕捉する。排出ガス３２からのＣＯ２は、溶剤によって選択的に吸収され（すなわち、吸収された流入排出ガス２６中の二酸化炭素の割合が、排出ガス２６中の他のガスの割合よりも多い）て、ＣＯ２リッチな液体溶剤ストリーム７４を生成し、これは、上述のように、吸収器７２の下部から出て、リッチ溶剤ポンプ７６に送給される。
【００３０】
ポンプ７６は、二酸化炭素リッチな液体吸収ストリーム７４が所望の圧力（例えば、最大１５ｐｓｉａ、５ｐｓｉａから３０ｐｓｉａ又はそれ以上など）でストリッパー７７の上部に到達できるのに十分な圧力にまで該ストリームを加圧する。ＣＯ２リッチなストリーム７４は、向流熱交換器７９において高温再生又は希薄溶剤７８（例えば、１００〜１１０℃の温度に加熱される）によって予熱することができ、その後、ストリッパー７７の上部に送給される。或いは、このストリームは、ポンプ７６にて加圧される前に加熱することができる。ストリッパー７７は、二酸化炭素リッチな液体溶剤ストリーム７４から二酸化炭素を回収する加圧ユニットとすることができる。記載されるように、ストリッパー７７（及びリボイラー８２）内の圧力は、（例えば、３５ｐｓｉａ又はそれ以上に）維持することができる。１つの実施形態では、利用される溶剤はモノエタノールアミンを含み、ストリッパー７７及びリボイラー８２の圧力は、４０から５５ｐｓｉａの範囲に維持される。
【００３１】
ストリッパー７７は、一般にリボイラー８２を組み込み、ストリッパー７７の下部から出る希薄液体溶剤７８の一部を受け取る。リボイラー８２は、液体溶剤を蒸発させ、溶剤気相を元のストリッパー７７に提供する。単一のストリッパーは、２つ以上のリボイラー８２を含むことができる。例示の実施形態では、リボイラー８２は、蒸気タービン１６の低圧セクション１４（図１を参照）から蒸気を受け取る。１つの実施形態では、ストリッパー７７の上部から出る気相（及びガス）８６は、オーバーヘッド凝縮器８８を通って送給される。ストリーム８６の一部は、凝縮されて元のストリッパー７７に環流９０として送給される。環流９０は、ストリッパー７７に入る前に、畜圧容器、ポンプ、その他に通すことができる。分離ＣＯ２  ３０は、回収のため凝縮器８８から除去される。この場合も同様に、ＣＯ２ストリーム３０は、例えば、回収及び保存を可能にするために加圧することができる。最後に、上述のように、熱交換器７９は、リッチ溶剤７４と希薄溶剤７８との相互交換を提供することができる。このような相互交換は、希薄溶剤７８からリッチ溶剤７４に熱を与えることにより、効率を改善することができる。
【００３２】
一般に、気液吸収システムは、発電プラント煙道ガスから二酸化炭素を除去する際に使用することができる点に留意されたい。吸収器７２のような気液接触器は、電力及び工業プラントにより生成される燃焼又は煙道ガスから二酸化炭素を選択的に吸収するのに使用される。煙道ガスは、通常、吸収流体（例えば、溶剤）と向流的に接触し、吸収流体中で二酸化炭素が選択的に吸収されるようになる。この二酸化炭素リッチ溶剤は、加熱されてストリッパー７７などのストリッパーユニットに配向され、該ユニットは、溶剤から二酸化炭素を除去するように高温で動作する。エネルギーがストリッパーに供給されてストリッパー７７内の温度を上昇させ、隔離プロセスへの移行のために気相への二酸化炭素の移送が促進される。気液吸収システム以外の他のユニット動作及びシステムを利用して、煙道ガスからＣＯ２を分離することができる点は強調すべきである。このような代替のシステムはまた、ＬＰ蒸気としてみなされる低圧蒸気（例えば、約２３０〜２５０°Ｆ又はそれ以上で３０〜７０ｐｓｉａ）により恩恵を受けることができ、ＩＰ蒸気などのより高圧の蒸気は必要ではない。
【００３３】
上述のように、ストリッパー７７により使用される蒸気の供給源は、発電プラント蒸気タービン１６のＩＰセクション（例えば、図１のセクション３６）の排出ガスからの蒸気のスリップストリームとすることができる。有利には、ＩＰセクション３６（例えば、ストリーム４４）からの蒸気供給は、比較的容易な改造とすることができる。しかしながら、記載されるように、蒸気タービンのＩＰセクション３６からの蒸気の供給は、ＩＰ蒸気４４の圧力及び温度が煙道ガス処理プロセスンの要件を超える場合があるので、全発電プラントにおける効率の有意な損失（例えば、１％を上回る）並びに出力の有意な損失（例えば、１０ＭＷを上回る）を生じる可能性がある。従って、この場合も同様に、本技術は、有利には、蒸気タービン１６のＬＰセクション１４において１つ又はそれ以上のポイントから蒸気の抽出を可能にし、ストリッパー・リボイラー８２に効果的な温度及び圧力近くで蒸気を該ストリッパー・リボイラー８２に提供するようにする。抽出される蒸気の量（ポンド／時）は、少なくとも、例示的なストリッパー・リボイラー８２の動作に必要な量とすることができる（蒸気の圧力及び温度、ストリッパーの作動圧力及び温度、希薄−リッチ相互交換アプローチ温度、ストリッパー環流率、その他を考慮することを含むことができる）。
【００３４】
溶剤として抑制ＭＥＡを利用する炭素分離システムの１つの実施例において、リボイラー８２により利用される蒸気の量は、回収ＣＯ２の１トン当たりに３，０００，０００〜４，０００，０００Ｂｔｕの範囲である。蒸気タービン１６のＬＰセクション１４の影響を受ける段は、この蒸気１２の効率的な抽出を可能にするよう設計することができる。このような設計は、ＬＰセクション１４における段の平衡及び大きさ調整に対処することができる。更に、この抽出は、ボイラー供給水などを加熱するような、煙道ガス処理以外の他の用途にＬＰタービン抽出蒸気を付加的に供給するよう設計することができる。
【００３５】
例示的な蒸気タービン１６のＬＰセクション１４は、一般に約５段から約４０段の範囲にわたる、複数の段を有する。更に、記載されるように、蒸気タービン１６は、１つ又はそれ以上のＬＰセクション１４を直列に及び／又は並列に有することができる。ＬＰセクション１４からの蒸気の抽出は、最大４段又はそれ以上など、ＬＰセクション１４の１つ又はそれ以上の場所又は段により提供することができる。ＬＰ圧力セクション１４のケーシングを修正又は利用して、蒸気１２を抽出又は抽気することができる。パイプ、バルブ、及び種々のパイプ取付具を用いて、蒸気１２をＬＰセクション１４の種々の段のケーシングから抽出又は抽気することができる。このような配管及び取付具は、例えば、蒸気１２をユニット１８及び／又は処理ユニット１９に供給するために、油圧要件に基づいた大きさ及び設計にすることができる。ＬＰセクション１４の設計、構成、及び／又は改造において、蒸気１２の抽出又は抽気点の後の段は、ＬＰセクションを通る後続の蒸気が低流動になることに起因してより小さくすることができる。有利には、ＬＰセクションにおける後続の段がより小さいことにより、少ない材料（すなわち金属）が利用される理由から、製造コストを低減することができる。
【００３６】
図３は、蒸気タービン１６の例示的なＬＰセクション１４Ａの簡易断面である。ＬＰセクション１４は、ＬＰ蒸気１２を煙道ガス処理ユニットに供給するための２つの蒸気抽出部９８を有する。２つの抽出部９８が図示されているが、或いはＬＰセクション１４Ａは、１つだけの蒸気抽出部９８又は３つ以上の蒸気抽出部９８で構成してもよい。ＬＰセクション１４Ａは、蒸気タービン１６のＩＰセクション３６からＩＰ蒸気４４を導入するための入口１００を有する。ＩＰ蒸気４４の導入は、入口制御バルブ１０２によって操作される。蒸気抽出部９８は、段１０４（垂直線として描かれている）のすぐ下流側の蒸気を除去するよう構成することができる。ＬＰセクション１４Ａはまた、１つ又はそれ以上の抽出制御バルブ１０６を有し、蒸気抽出部９８の１つ又はそれ以上で抽出される蒸気の量及び／又は圧力を制御することができる。ＬＰセクション１４Ａから抽出される蒸気の量はまた、蒸気抽出部９８の下流側の配管（図示せず）上に配置された制御バルブによっても制御することができる。最後に、蒸気４６は、ボイラー供給水として再利用するために凝縮される排出ガス（図示せず）を介してＬＰセクション１４Ａから放出することができる。
【００３７】
図４は、蒸気タービン１６のＬＰセクション１４の代替の例示的な構成１１０を図示している。構成１１０は、単純な流れ図の形で示されている。第１の構成１１２は、単一流れであり、第２の構１１４は、２重流れ（２要素）である。２重流れでは、典型的な流れ機構は、セクションの中心で流入し、外側に流れるようにしている。図示の最後の２つの構成１１６及び１１８は、それぞれ、４重流れ（４要素）及び６重流れ（６要素）である。２重流れ及び複数の２重流れ構成１１４、１１６、及び１１８は、２重流れ要素から構成されるのが一般的であるが、単一の流れ構成１１２では、例えば、水平方向に対称的な２重要素の半分を利用することもできる。３又は５つの流れＬＰセクション及び同様のものは、単一及び２重流れ要素などの適切な組み合わせから構成することができる点に留意されたい。最後に、当該構成の要素は、少なくともシャフト４０を介して相互接続することができる。
【００３８】
図５は、蒸気タービン１６の例示的なＬＰセクション１４Ｂの断面上でのバルブ及び抽出部の線図を示している。この実施例では、ＬＰセクション１４Ｂが２重流れ要素である。図示の実施形態では、ＬＰセクション１４Ｂは、煙道ガス処理ユニットにＬＰ蒸気を供給するための３つの蒸気抽出部９８と、ボイラー供給水を加熱するのに使用するなど、他の用途のための追加の蒸気抽出部９８とを有する。図示のＬＰセクション１４Ｂ並びに本発明では一般にＬＰセクション１４は、ボイラー供給水の処理など他の用途に指定されていない幾つかの蒸気抽出部９８を煙道ガス処理向けの用途として有する点は明確にすべきである。抽出部９８を介してＬＰセクション１４Ｂから抽出される蒸気総量は、例えば、ＬＰセクション１４Ｂを通じて流入及び流出する蒸気の１０重量％から２５重量％の範囲とすることができる。
【００３９】
この実施例では、抽出部９８は対称的に配列されている。但し、抽出部の対称性は一般に必須ではないが、ＬＰタービンの設計上の利点を提供することができる。例えば、煙道ガス処理システムを含む循環要件に応じて、追加の抽出部９８及びより少ない数の抽出部９８が存在してもよい。図４の構成１１６及び１１８におけるような、複数のＬＰ要素配列では、要素毎に異なる数及び配列の抽出部９８も企図することができる。
【００４０】
図５では、ＬＰセクション１４Ｂは、外側ケーシング１３０（又は排気フード）及び内側ケーシング１３２を有する。ＬＰセクション１４Ｂは、シャフト４０の回りに位置する。ＬＰセクション１４Ｂは、蒸気タービン１６のＩＰセクション３６からＩＰタービン蒸気４４を導入するための入口１３４を有する。所望の量の蒸気をＬＰセクション１４Ｂに流入させるために、入口制御バルブ１３６を含めることができ、ＩＰタービンセクション３６からの残りの蒸気は、例えば、煙道ガス処理ユニットに与えられる。蒸気抽出部９８は、段１３８のすぐ下流側の蒸気を除去するよう構成することができる。ＬＰセクション１４Ｂは、１つ又はそれ以上の抽出制御バルブ１４０を有し、蒸気抽出部９８の１つ又はそれ以上で抽出される蒸気の量及び／又は圧力を制御することができる。抽出される蒸気の量はまた、蒸気抽出部９８の下流側の配管（図示せず）上に配置された制御バルブによっても制御することができる。更に、蒸気は、２重流れセクションに対して各端部上で、ボイラー供給水として再利用するために凝縮される排出ガス１４２を介してＬＰセクション１４Ｂから放出することができる。
【００４１】
図６は、ボイラー、蒸気タービン、及び１つ又はそれ以上の煙道ガス処理ユニット（例えば、ＣＯ２分離ユニット）を有する発電プラントを運転する方法６０を示している。
【００４２】
石炭（例えば、粉炭）、廃棄物、バイオマス、及び／又は炭化水素などの燃料は、ボイラー内で燃焼して蒸気を生成する（ブロック１６２及び１６４）。ボイラーからの蒸気は、蒸気タービンに送給され、蒸気タービンを駆動する（ブロック１６６）。蒸気圧及び蒸気タービンシャフトによって発電機を駆動することなどにより、蒸気タービンによって電気が生成される（ブロック１６８）。環境に放出される前に除去されることになる種々の化合物（例えばＣＯ２）を含むことができるボイラーからの排出ガスは、１つ又はそれ以上の煙道ガス処理ユニット（例えば、ＣＯ２分離ユニット）に送給され、ここで化合物（例えば、ＣＯ２）が燃焼排出ガスから変質又は分離される（ブロック１７０）。蒸気タービンの低圧セクションからの蒸気は、ユニット（例えば、ＣＯ２ユニット）の１つ又はそれ以上に送給され、排出ガスからの化合物（例えばＣＯ２）の分離を可能にする（ブロック１７２）。
【００４３】
要約すると、本技術は、燃料を燃焼し、液体水を蒸気に蒸発させ、燃焼排出ガス（例えば、煙道ガス）を放出するよう構成されたボイラーを有する例示的な発電プラントを対象とすることができる。ボイラーは、電気を生成するために蒸気タービンに蒸気を提供する。蒸気タービンは、２つのセクション（例えば、ＩＰセクション及びＬＰセクション）、３つのセクション（例えば、ＨＰセクション、ＩＰセクション及びＬＰセクション）などを有することができる。幾つかの実施形態では、蒸気タービンは、ＬＰセクションからの蒸気を、二酸化炭素分離ユニットなどの煙道ガス処理ユニットに提供するよう構成される。ＬＰ蒸気は、例えば上記で検討したように、蒸気タービンのＬＰセクションを分離ユニット内のストリッパー・リボイラーと結合することができる。
【００４４】
蒸気タービンの低圧セクションから煙道ガス処理又は加工ユニットに蒸気を供給するように蒸気タービンを構成する段階は、蒸気タービンを発電プラントに設置する段階、又は発電プラントに配置された既存の蒸気タービンを改造する段階を含むことができる。改造は、蒸気タービンの低圧セクションを交換又は修正する段階を含むことができる。構成された蒸気タービンの低圧セクションは、該低圧セクションに流入する全蒸気のうちの１０重量％から２５重量％を合計で抽出するような大きさにされた１つ又はそれ以上の蒸気抽出部を含む。ＬＰセクション１４Ｂを通る全蒸気から抽出される蒸気についての他の例示的な重量の範囲は、５％から３０％、１２％から２２％、及び１５％から２０％などが含まれる。
【００４５】
１つ又はそれ以上の蒸気抽出部は、非制御又は制御抽出部、或いはこれらの組み合わせとすることができる。蒸気タービンは、蒸気抽出部に続く段の大きさが、蒸気抽出部を介して抽出される蒸気量と相関して低減されるように構成することができる。
【００４６】
発電プラントの運転において、燃料（例えば、石炭）は、ボイラーに送給されて、該ボイラー内で燃焼される。燃焼排出ガスは、ボイラーから放出され、１つ又はそれ以上の処理ユニットにおいて加工される。液体水がボイラーに送給されて、燃料を燃焼させることにより発生する熱によって蒸気に蒸発される。蒸気は、ボイラーから蒸気タービンに供給される。蒸気は、例えば、蒸気タービンのＩＰセクション又はＨＰセクションに供給してもよい。次いで蒸気は、蒸気タービンのＬＰセクションから燃焼排出ガスの１つ又はそれ以上の処理ユニットに供給される。１つの実施例において、燃焼排出ガスの加工は、処理ユニットにおいて燃焼排出ガスから二酸化炭素を回収する段階を含む。
【００４７】
本発明の特定の特徴のみを本明細書で例示し説明してきたが、当業者であれば、多くの変更形態及び変形が想起されるであろう。従って、本発明の真の精神の範囲内にあるこのような変更形態及び変更全ては、添付の請求項によって保護されるものとする点を理解されたい。
【符号の説明】
【００４８】
１０  発電プラント
１４  低圧セクション
１６  蒸気タービン
１８、１９  処理ユニット
２０  ボイラー
２２  燃料
２４  液体水
２５  蒸気
２６  燃焼排出ガス
３６  中圧セクション
３８  シャフト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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